DE19962475A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Befüllung eines Sackes - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Befüllung eines SackesInfo
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Abstract
Vorrichtung zur Befüllung eines Sackes mit Schüttgut von schlecht fließfähiger Konsistenz, mit einem Füllrohr (3) mit einem innen angeordneten, drehbaren Förderorgan (4, 5) und einem an der Füllrohrmündung zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung axial verschiebbaren, drehbaren Verschlußorgan (6), dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan (6) am vorderen Ende des axial verschiebbaren Förderorgans (4, 5) angebracht ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befüllung eines
Sacks mit Schüttgut mittels eines Füllrohres mit einem innen
angeordneten drehbaren Förderorgan und einem an der Füllrohr
mündung zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung
axial verschiebbaren, drehbaren Verschlußorgan. Die Erfindung
betrifft auch eine Vorrichtung zur Schüttgutbefüllung eines Sacks
mit einem Füllrohr mit einem innen angeordneten drehbaren Förder
organ und einem an der Füllrohrmündung zwischen einer Offenstel
lung und einer Schließstellung axial verschiebbaren, drehbaren
Verschlußorgan.
Aus DE 198 28 559.0 ist eine Befüllvorrichtung für einen
Sack der vorgenannten Gattung bekannt. Bei dieser Konstruktion
sind das Förderorgan indem Füllrohr und das Verschlußorgan kon
struktiv getrennt. Sie benötigen separate Drehantriebe. Die axiale
Verschiebbarkeit zueinander hat zur Folge, daß das Förderorgan
nicht bis zur Füllrohrmündung reichen kann. Im mündungsnahen Bereich
des Füllrohres kann es daher bei problematischen, insbesondere
fetthaltigen und klebrigen Schüttgütern zur Bildung eines Material
staus kommen, der durch das Förderorgan nicht mehr in den Erfassungs
bereich des Schließorgans vorgeschoben werden kann. Die bauliche
Trennung von Förderorgan und Schließorgan hat zudem einen erheblichen
Aufwand, z. B. für die Lagerung der Antriebswelle des Verschlußorgans
zur Folge, insbesondere wenn die Vorrichtung beim Einsatz in der
Lebensmittelindustrie spezifische Werkstoffe erfordert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Schüttgutbefüllung eines Sacks
zu schaffen, durch die auch problematische, wie stark fetthaltige
und klebrige, zur Brückenbildung neigende Schüttgüter abgefüllt
werden können, ohne daß es zu einer Stau- oder Brückenbildung im
vorderen Bereich des Füllrohres kommen kann. Insbesondere sollen
auch pulverförmige, zum Zusammenbacken neigende Schüttgüter im Grob-
und Feinstrom abgefüllt werden können, ohne daß es beim Feinstrom
zu Ungleichmäßigkeiten oder Unterbrechungen kommt. Darüber hinaus
soll eine Befüllvorrichtung der eingangs genannten Art geschaffen
werden, die konstruktiv vereinfacht und einfach steuerbar ist.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Be
schreibung.
Verfahrensmäßig wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß das Verschlußorgan in allen Verschiebungsstellungen
mit der gleichen Drehzahl N wie das Förderorgan gedreht wird und
der zeitliche Verlauf der Drehzahl N und des Hubes x des Verschluß
organs für den Befüllzyklus entsprechend dem Förderverhalten des
Schüttguts eingestellt wird. Es hat sich gezeigt, daß es bei den
oben genannten problematischen Schüttgütern auf die unabhängige
Einstellung der beiden genannten Größen ankommt, wenn eine störungs
freie und möglichst schnelle Befüllung erreicht werden soll. Sowohl
die Förderung durch das Füllrohr als auch der Abwurf des Schüttguts
durch das rotierende Verschlußorgan können bei der gleichen Drehzahl
beider Organe geschehen, und zwar auch dann, wenn das Verschlußorgan
zur Abgabe von Feinstrom in einer teilweise eingezogenen Position
ist. Durch die drehzahlgleiche Fahrweise von Förderorgan und Ver
schlußorgan ergeben sich konstruktive Vereinfachungen, die weiter
unten beschrieben werden. Zwischen der Drehzahl N und dem Hub des
Verschlußorgans x besteht vorzugsweise eine Abhängigkeit derart, daß
man mit zunehmendem Hub des Verschlußorgans die Drehzahl N vergrößert
oder gleich hält, d. h. dN/dx ≧ 0. Zweckmäßigerweise wird der Zeitverlauf
von N und x aufgrund der Fließeigenschaften des Guts zentral eingestellt.
Nach der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die Vorschubgeschwindigkeit des Schüttguts in dem
Füllrohr nahe seinem Austrittsende gleich oder größer als die
Vorschubgeschwindigkeit im übrigen Füllrohr gehalten. Nahe dem Aus
trittsende kommt es daher nicht zu einer Vorschubverlangsamung oder
einer Staubildung. Es tritt vielmehr dann eine Vorschubbeschleuni
gung ein, wenn das Verschlußorgan (Kegel) bei Feinstromeinstellung
teilweise in das Füllrohrende hineinragt und daher in Vorschubrich
tung eine Verengung des Ringraums besteht.
Die Aufgabe wird ferner bei der eingangs genannten Vorrichtung
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Verschlußorgan am vorderen
Ende des axial verschiebbaren Förderorgangs angebracht ist. Das
Förderorgan kann an dem Verschlußorgan zwar lösbar angebracht sein.
Beide Organe bilden aber eine bauliche Einheit und rotieren daher
mit der gleichen Drehzahl N. Damit erübrigen sich separate Dreh
antriebe für die beiden Organe, und die Antriebsverbindung zu dem
Verschlußorgan mittels einer in dem als Hohlwelle ausgebildeten
Förderorgan angeordneten Stange entfällt.
Nach der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist das Förderorgan eine mit wenigstens einem Förder
element bestückte Welle und erstrecken sich das bzw. die Förder
elemente bis an das Verschlußorgan. Das Förderelement ist vorzugs
weise eine ununterbrochene Schnecke, die sich vorne an den das Ver
schlußorgan bildenden Kegel anschließt. Durch die Baueinheit aus
Förderorgan und Verschlußorgan und den unmittelbaren Anschluß des
Förderelements an das Verschlußorgan gibt es zwischen beiden keinen
Raum, in dem das Schüttgut nicht mehr zwangsweise gefördert, sondern
nur durch den Staudruck vorgeschoben wird und sich Toträume bilden
können. Zweckmäßigerweise ist das Verschlußorgan im wesentlichen
als auf dem Umfang mit Schaufeln besetzter Kegel ausgebildet.
Während das Förderelement bzw. die Schnecke das Schüttgut zwecks
Feinstrombildung gegen und über den Kegel drückt, wird das Schüttgut
durch die Schaufeln des rotierenden Kegels tangential nach außen
geworfen, so daß auch beim Feinstrom für eine Verteilung des Fein
stroms auf der Schüttgutoberfläche im Sack gesorgt wird.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist vorge
sehen, daß die Welle des Förderorgans drehbar und axial verschiebbar
im Gestell gelagert ist. Die Welle und damit das Förderorgan können
daher gleichzeitig unabhängig voneinander oder in einer gegenseitigen
Abhängigkeit eine Drehbewegung und eine Axialbewegung ausführen.
Diese Lagerung der Welle wird mittels Kugelumlaufbuchse und Radial
lager realisiert.
Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, daß die Welle des Förder
organs in dem Querträger eines Portalgestells drehbar aufgehängt
ist, das durch einen Stellmotor über zwei Spindeltriebe parallel
zur Wellenachse verfahrbar ist. Diese vorzugsweise vertikale Verfahr
barkeit erlaubt eine schnelle Einstellung der Axialposition des Ver
schlußorgans, d. h. Übergang von der maximalen Ringöffnung für den
Grobstrom zu einer reduzierten Ringöffnung für den Feinstrom und
das vollständige Schließen des Füllrohrs.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befüllvorrichtung
wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 die Befüllvorrichtung mit gänzlich ausgefahrenem
Verschlußorgan für die Befüllung im Grobstrom;
Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in um 90° gedrehter Dar
stellung bei in die Schließstellung eingefahrenem Verschlußorgan;
Fig. 3 eine Teildarstellung der Fig. 1 in vergrößertem Maß
stab; jedoch mit nur teilweise ausgefahrenem Verschlußorgan;
Fig. 4 eine Teildarstellung der Fig. 1 in vergrößertem
Maßstab;
Fig. 5 eine Teildarstellung der Fig. 2 in vergrößertem
Maßstab;
Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 1, aus
dem der Drehantrieb der Welle des Förderorgans ersichtlich ist; und
Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 2, aus
dem der Spindelantrieb für die Verschiebungsbewegung der Welle er
sichtlich ist.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 hat einen Aufgabetrichter 1 mit
einem Stutzen 2 für den Anschluß an einen Schüttgutbunker (nicht
dargestellt). An den Aufgabetrichter 1 schließt sich nach unten
ein vertikales Füllrohr 3 an, das bei der Befüllung in den Sack
(nicht dargestellt) hineinragt, wobei der Sack mit fortschreitender
Befüllung abgesenkt wird, so daß das Schüttgut immer etwa auf dem
Schüttgutniveau im Sack aus dem Füllrohr 3 austritt. Das Füllrohr
3 enthält ein Förderorgan 4 in Form einer Schnecke, die nur schema
tisch dargestellt ist. An die Schneckenwelle 5 ist am unteren Ende
ein Verschlußorgan 6 in Form eines Kegels angebracht, dessen Unter
teil 6 a die Dichtungsfläche gegen die Kante 3 a am Ende des Füll
rohres 3 aufweist und aus einem weicheren Werkstoff, z. B. aus Kunst
stoff, als der übrige Kegel besteht. Fig. I zeigt den Kegel 6 in
der vollständig ausgefahrenen Position (maximaler Hub x), so daß
ein maximaler Ringquerschnitt zwischen dem Unterteil 6 a und der
Kante 3 a für den Austritt des Schüttguts aus den Füllrohr 3 zur Ver
fügung steht (Grobstrom). Die Schnecke 4 erstreckt sich bis auf den
Kegel 6, so daß unabhängig von der Verschiebungsposition des Kegels
auf der gesamten Länge des Füllrohres 3 eine zwangsweise Förderung
des Schüttguts durch die Schneckengänge sichergestellt ist. Auf dem
Kegel 6 sind ferner über seinen Umfang verteilt kleine Schaufeln 6 b
angeordnet, die insbesondere bei teilweise in das Rohr 3 eingezoge
nem Kegel 6 (Feinstrom) für die Verteilung des austretenden Schütt
guts auf der Gutoberfläche im Sack vorteilhaft sind. Fig. 3 zeigt
diese Stellung des Schließkegels. Fig. 2 zeigt den Schließkegel 6
in der das Rohr 3 vollständig verschließenden Position, in der sein
Dichtungsteil 6 a der Ringkante 3 a des Füllrohres 3 dichtend
anliegt.
Fig. 1 zeigt im Oberteil den Drehantrieb der Welle 5 durch
einen Elektromotor 7, insbesondere einen Servomotor. Hierzu ist
die Welle 5 in einer am Gestell 8 abgestützten Kugelbuchse 9
gelagert, die eine Drehmomentkugelbuchse 9 a und ein Radialkugel
lager 9 b umfaßt, wie in der vergrößerten Darstellung der Fig. 4
leicht erkennbar ist. Die Kugeln der Drehmomentkugelbuchse 9a
liegen einerseits in Buchsenrillen und andererseits in Wellen
längsrillen 5a, die länger als die Buchsenrillen sind, so daß
Drehmomentschluß zwischen Buchse 9 und Welle 5 besteht, die Welle
aber axialverschieblich in der Buchse geführt ist. Die Welle 5
wird über die Drehmomentkugelbuchse 9a mittels einer Riemenscheibe
11 und eines Zahnriemens 10 von dem Servomotor 7 angetrieben. Die
räumliche Anordnung dieser Positionen ist aus der Fig. 6 er
sichtlich. Die Welle 5 ist ferner in einem zweiten Radialkugel
lager 21 gelagert und dort gegen Staub aus dem Trichter 1 abge
dichtet.
Nach den Fig. 2 und 5 ist das obere Ende der Welle 5 in dem
Querträger 12 a eines Portals 12 mittels Kugellager 13 drehbar, jedoch
nicht axial verschiebbar aufgehängt. Aus der Fig. 5 ist ersichtlich,
daß die beiden die Welle 5 tragenden Ständer 12b auf Buchsen 14 von
Kugelgewindespindeln 15 abgestützt sind, die sich in bezug auf die
Welle S diametral gegenüberliegen. Die Spindeln 15 sind an ihren
Enden am Gestell 8 mittels Kugellagern drehbar gelagert, wie auf der
linken Seite der Fig. 5 dargestellt ist. Die Spindeln 15 sind in be
kannter Weise gekapselt und mit Luftumlaufleitungen 16 versehen, um
eine Bestaubung der Gewindespindeln zu vermeiden.
Wie der Fig. 5 in Verbindung mit Fig. 7 entnommen werden
kann, tragen die Spindeln 15 am unteren freien Ende Riemenscheiben
17 für ihren Antrieb. Dieser erfolgt durch den Elektrostellmotor 18
(Fig. 1) über einen Riemen 19, der über die Scheiben 17 gleich
zeitig beide Spindeln 15 antreibt (Fig. 7). Auf diese Weise wird
ein möglicherweise einseitiger Antrieb über nur eine Spindel 15 aus
geschlossen, der zu Schäden an der Lagerung und Führung der Welle
5 führen könnte.
Die Erfindung erlaubt die Befüllung eines Sacks durch ein Füll
rohr 3 mit variablem Befüllstrom, insbesondere Grob- und Feinstrom,
unter Benutzung einer relativ einfachen Konstruktion nur mit Hilfe
elektrischer Energie. Die Erfindung ist insbesondere bei der Sack
befüllung mit schlecht fließenden pulverförmigen Schüttgütern ge
eignet, hauptsächlich wenn sie einen hohen Fettanteil haben, wie
z. B. Milch- oder Kakaopulver, die schwer zu handhaben sind.
Das Füllrohr ist vorzugsweise vertikal angeordnet. Eine Ein
richtung zur Klemmhalterung des zu befüllenden Sacks ist vorzugsweise
vertikal verfahrbar. Der Sack kann dann in dem Maße abgesenkt wer
den, wie er durch den Befüllstrom befüllt wird.
Claims (9)
1. Verfahren zur Befüllung eines Sacks mit Schüttgut mittels
eines Füllrohres mit einem innen angeordneten, drehbaren Förder
organ und einem an der Füllrohrmündung zwischen einer Offenstellung
und einer Schließstellung axial verschiebbaren, drehbaren Verschluß
organ, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan in allen Ver
schiebungsstellungen mit der gleichen Drehzahl N wie das Förderorgan
gedreht wird und der zeitliche Verlauf der Drehzahl N und des Hubes
x des Verschlußorgans für einen Befüllzyklus eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
zeitliche Verlauf von N und x unter Berücksichtigung der Fließ
eigenschaften des Schüttgutes zentral eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorschubgeschwindigkeit des Schüttguts im Füllrohr nahe
seinem Austrittsende gleich oder größer als die Vorschubgeschwin
digkeit im übrigen Füllrohr gehalten wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Drehzahl N mit zunehmendem Hub x des Verschluß
organs vergrößert oder gleich gehalten wird.
5. Vorrichtung zur Schüttgutbefüllung eines Sacks mit einem
Füllrohr (3) mit einem innen angeordneten, drehbaren Förderorgan
(4, 5) und einem an der Füllrohrmündung zwischen einer Offenstellung
und einer Schließstellung axial verschiebbaren, drehbaren Verschluß
organ (6), dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan (6) am
vorderen Ende des axial verschiebbaren Förderorgans (4, 5) angebracht
ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Förderorgan (4, 5) eine mit wenigstens einem Förderelement (4)
bestückte Welle (5) ist und sich das bzw. die Förderelemente (4)
bis an das Verschlußorgan (6) erstrecken.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verschlußorgan (6) im wesentlichen als mit Schaufeln (6b)
besetzter Kegel ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Welle (5) des Förderorgans drehbar und axial
verschiebbar im Gestell (8) gelagert ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Welle (5) des Förderorgans in dem Querträger (12a)
eines Portalgestells (12) drehbar aufgehängt ist, das durch einen
Stellmotor (18) über zwei Spindeltriebe (14, 15) parallel zur Wellen
achse (20) verfahrbar ist.
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DE1999162475 DE19962475C5 (de) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | Verfahren und Vorrichtung zur Befüllung eines Sackes |
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DE19962475C5 DE19962475C5 (de) | 2009-09-24 |
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